Obwody cyfrowe - liczniki
W poprzednich dwóch rozdziałach omówiliśmy różne rejestry przesuwne i counters using D flipflops. Omówmy teraz różne liczniki z przerzutnikami T. Wiemy, że przerzutnik T przełącza wyjście albo dla każdego dodatniego zbocza sygnału zegarowego, albo dla ujemnego zbocza sygnału zegarowego.
Licznik binarny „N” bitowy składa się z przerzutników „N” T. Jeśli licznik liczy od 0 do 2 - 1, to nazywa się to binarnym up counter. Podobnie, jeśli licznik odlicza od 2 - 1 do 0, wtedy nazywa się to binarnym down counter.
Istnieją dwa types of counters w oparciu o przerzutniki, które są połączone synchronicznie lub nie.
- Liczniki asynchroniczne
- Liczniki synchroniczne
Liczniki asynchroniczne
Jeśli przerzutniki nie otrzymają tego samego sygnału zegara, wówczas licznik ten nazywany jest as Asynchronous counter. Wyjście zegara systemowego jest stosowane jako sygnał zegarowy tylko do pierwszego przerzutnika. Pozostałe przerzutniki odbierają sygnał zegarowy z wyjścia przerzutnika poprzedniego stopnia. Stąd wyjścia wszystkich przerzutników nie zmieniają się (nie wpływają) w tym samym czasie.
Omówmy teraz po kolei następujące dwa liczniki.
- Asynchroniczny licznik binarny w górę
- Asynchroniczny licznik binarny w dół
Asynchroniczny licznik binarny w górę
Asynchroniczny binarny licznik w górę „N” składa się z przerzutników „N” T. Liczy od 0 do 2 - 1. The block diagram 3-bitowego asynchronicznego binarnego licznika w górę pokazano na poniższym rysunku.
3-bitowy asynchroniczny binarny licznik w górę zawiera trzy przerzutniki typu T, a wejście T wszystkich przerzutników jest podłączone do „1”. Wszystkie te przerzutniki są wyzwalane zboczem ujemnym, ale wyjścia zmieniają się asynchronicznie. Sygnał zegarowy jest podawany bezpośrednio na pierwszy przerzutnik T. Tak więc wyjście pierwszego przerzutnika T.toggles dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego.
Wyjście pierwszego przerzutnika T jest stosowane jako sygnał zegarowy dla drugiego przerzutnika T. Tak więc wyjście drugiego przerzutnika T przełącza się dla każdego ujemnego zbocza wyjścia pierwszego przerzutnika T. Podobnie, wyjście trzeciego przerzutnika T jest przełączane dla każdego ujemnego zbocza wyjścia drugiego przerzutnika T, ponieważ wyjście drugiego przerzutnika T działa jako sygnał zegarowy dla trzeciego przerzutnika T.
Załóżmy, że początkowy stan klapek T od prawej do lewej strony to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Tutaj $ Q_ {2} $ i $ Q_ {0} $ to odpowiednio MSB i LSB. Możemy zrozumiećworking 3-bitowego asynchronicznego licznika binarnego z poniższej tabeli.
Brak ujemnego zbocza zegara | Q 0 (LSB) | Pytanie 1 | Q 2 (MSB) |
---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 |
2 | 0 | 1 | 0 |
3 | 1 | 1 | 0 |
4 | 0 | 0 | 1 |
5 | 1 | 0 | 1 |
6 | 0 | 1 | 1 |
7 | 1 | 1 | 1 |
Tutaj $ Q_ {0} $ przełączane dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego. $ Q_ {1} $ przełączane dla każdego $ Q_ {0} $, które przechodzi od 1 do 0, w przeciwnym razie pozostaje w poprzednim stanie. Podobnie, $ Q_ {2} $ przełączane dla każdego $ Q_ {1} $, które przechodzi od 1 do 0, w przeciwnym razie pozostało w poprzednim stanie.
Początkowy stan przerzutników T przy braku sygnału zegarowego to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Jest zwiększany o jeden przy każdym opadającym zboczu sygnału zegarowego, osiągając wartość maksymalną w 7 th krawędzi ujemnego sygnału zegarowego. Ten wzór powtarza się, gdy stosowane są dalsze ujemne zbocza sygnału zegarowego.
Asynchroniczny licznik binarny w dół
Asynchroniczny binarny licznik w dół typu „N” składa się z przerzutników „N”. Odlicza się od 2 - 1 do 0. Plik block diagram 3-bitowego asynchronicznego binarnego licznika w dół pokazano na poniższym rysunku.
Schemat blokowy 3-bitowego asynchronicznego binarnego licznika w dół jest podobny do schematu blokowego 3-bitowego asynchronicznego binarnego licznika w górę. Ale jedyną różnicą jest to, że zamiast podłączać normalne wyjścia przerzutnika jednostopniowego jako sygnał zegarowy dla przerzutnika następnego stopnia, podłączcomplemented outputsprzerzutnika jednostopniowego jako sygnału zegarowego dla przerzutnika następnego stopnia. Uzupełnione wyjście przechodzi od 1 do 0 jest takie samo jak normalne wyjście od 0 do 1.
Załóżmy, że początkowy stan klapek T od prawej do lewej strony to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Tutaj $ Q_ {2} $ i $ Q_ {0} $ to odpowiednio MSB i LSB. Możemy zrozumiećworking 3-bitowego asynchronicznego licznika binarnego w dół z poniższej tabeli.
Brak ujemnego zbocza zegara | Q 0 (LSB) | Pytanie 1 | Q 2 (MSB) |
---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 |
2 | 0 | 1 | 1 |
3 | 1 | 0 | 1 |
4 | 0 | 0 | 1 |
5 | 1 | 1 | 0 |
6 | 0 | 1 | 0 |
7 | 1 | 0 | 0 |
Tutaj $ Q_ {0} $ przełączane dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego. $ Q_ {1} $ przełączane dla każdego $ Q_ {0} $, które przechodzi od 0 do 1, w przeciwnym razie pozostaje w poprzednim stanie. Podobnie, $ Q_ {2} $ przełączane dla każdego $ Q_ {1} $, które przechodzi od 0 do 1, w przeciwnym razie pozostawało w poprzednim stanie.
Początkowy stan przerzutników T przy braku sygnału zegarowego to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. To jest zmniejszany o jeden przy każdej krawędzi ujemnego sygnału zegarowego i dochodzi do tej samej wartości co 8 th opadającym zboczu sygnału zegarowego. Ten wzór powtarza się, gdy stosowane są dalsze ujemne zbocza sygnału zegarowego.
Liczniki synchroniczne
Jeśli wszystkie przerzutniki otrzymają ten sam sygnał zegarowy, wówczas licznik ten nazywany jest jako Synchronous counter. W związku z tym wyjścia wszystkich przerzutników zmieniają się (wpływają) w tym samym czasie.
Omówmy teraz po kolei następujące dwa liczniki.
- Synchroniczny licznik binarny w górę
- Synchroniczny licznik binarny w dół
Synchroniczny licznik binarny w górę
Synchroniczny licznik binarny w górę „N” składa się z przerzutników „N” T. Liczy od 0 do 2 - 1. The block diagram 3-bitowego, synchronicznego binarnego licznika w górę pokazano na poniższym rysunku.
3-bitowy synchroniczny licznik binarny w górę zawiera trzy przerzutniki T i jedną 2-wejściową bramkę AND. Wszystkie te przerzutniki są wyzwalane zboczem ujemnym, a wyjścia przerzutników zmieniają się (wpływają) synchronicznie. Wejścia T pierwszego, drugiego i trzeciego przerzutnika to odpowiednio 1, $ Q_ {0} $ i $ Q_ {1} Q_ {0} $.
Wyjście pierwszego przerzutnika T. togglesdla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego. Wyjście drugiego przerzutnika T przełącza się dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego, jeśli $ Q_ {0} $ wynosi 1. Wyjście trzeciego przerzutnika T przełącza się dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego, jeśli oba $ Q_ {0} $ & $ Q_ {1} $ to 1.
Synchroniczny licznik binarny w dół
Licznik „N”-bitowy Synchroniczny licznik binarny w dół składa się z przerzutników „N” T. Odlicza się od 2 - 1 do 0. Plik block diagram 3-bitowego synchronicznego binarnego licznika w dół pokazano na poniższym rysunku.
3-bitowy synchroniczny binarny licznik w dół zawiera trzy przerzutniki T i jedną 2-wejściową bramkę AND. Wszystkie te przerzutniki są wyzwalane zboczem ujemnym, a wyjścia przerzutników zmieniają się (wpływają) synchronicznie. Wejścia T pierwszego, drugiego i trzeciego przerzutnika to odpowiednio 1, $ {Q_ {0}} '$ i' $ {Q_ {1}} '$$ {Q_ {0}}' $.
Wyjście pierwszego przerzutnika T. togglesdla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego. Wyjście drugiego przerzutnika T przełącza się dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego, jeśli $ {Q_ {0}} '$ wynosi 1. Wyjście trzeciego przerzutnika T przełącza się dla każdego ujemnego zbocza sygnału zegarowego, jeśli oba $ {Q_ {1}} '$ i $ {Q_ {0}}' $ to 1.